技术领域
[0001] 本
发明涉及轨道交通技术，尤其涉及到一种气垫列车。
背景技术
[0002] 在传统
铁路中，轮轨间的粘着作用产生
牵引力，但粘着作用随着速度的提高而降低，因此粘着铁路速度有一个极限。为突破这一速度极限，同时也为了彻底克服粘着铁路轮轨之间的摩擦、振动和不
稳定性等问题，20世纪70年代，在欧美和日本，出现了两种非粘着气垫列车：气垫列车和磁悬浮车。气垫列车利用燃气机产生高压气体，喷入车辆与
导轨间形成气垫，再利用
涡轮喷气机驱动车辆前进。法国研制的气垫火车aerotrain时速达到428公里。磁悬浮车利用磁的作用力，使列车悬浮和驱动。无论是气垫列车，还是磁悬浮车，都是在轨道上运行。
[0003] 气垫车利用燃气机产生高压气体，向车厢与导轨或地面间喷入，在车厢底部气体围裙内形成气垫，托起车厢。由于燃气机、喷气
发动机剧烈振动，历史上的气垫车不仅能耗大，而且噪音大、污染大，时至今日，气垫车在欧美已几乎绝迹。
[0004] 由于在能耗与噪音方面，欧美和日本的气垫列车不如磁悬浮车，因此除个别国家的实验线路外，大多数国家都放弃了气垫列车，而选择了磁悬浮列车。但磁悬浮铁路造价昂贵，世界上还没有一条长距离的商业运行磁悬浮车。
[0005] 我国为探讨修建磁悬浮铁路的可能性，买进德国的技术和设备，在上海修了一条31公里长的实验性磁悬浮铁路，耗费了89个亿。因为磁悬浮车成本高及电磁污染诸多问题，国家最终否定了在京沪线修建磁悬浮铁路。目前在京沪线上，轮轨式的高速铁路已经开通运行。
[0006] 但是，气垫列车不仅造价便宜，还有其他很多优点。它在历史上被否定，主要是因为能耗、污染和噪音。如果能克服它的缺点，发挥它的长处，就有可能在铁路和其它轨道交通领域，使气垫列车重新崛起，大行其道，彻底改变人类的生产和生活面貌。
[0007] 在2008年5月，我的发明：一种高速铁路，
申请号为2005100918048，被授予发明
专利权。在该发明中，给出了由悬浮列车和高架通道组成的一种车厢悬挂式的
负压气垫轨道交通装置。
发明内容
[0008] 针对历史上，欧美的气垫列车的种种弊端，为了克服其能耗、污染和噪音方面的缺点，本发明给出一种由地面供气供电、交流
电动机驱动的气垫列车。
[0009] 本发明气垫列车，它造价低、噪音低、能耗低、污染低、速度高、稳定性好、安全、舒适。它既适用于城际铁路和城市铁路，也适用于工矿企业和
游乐园。
[0010] 为达到上述目的，本发明给出的气垫列车的组成包括：悬浮车、动力装置、轨道装置、供气装置。
[0011] 悬浮车包括车厢、顶轮、底轮、弹性推板和挡
风板，悬浮车依靠供气装置提供高压空气，在车厢底部和轨道间形成气垫而得以悬浮。
[0012] 动力装置包括交流供电站、
接触线、受电弓、控制柜、交流电动机、左右
驱动轮，交流供电站设在地面上，通过接触线和受电弓向悬浮车提供电力，通过操作悬浮车控制柜，交流电动机带动左右驱动轮，左右驱动轮
水平转动。
[0013] 轨道装置包括立柱、顶板、侧板、驱动板和
基板，立柱用于轨道悬空
支撑，顶板、侧板和基板构成悬浮车行进的槽型轨道，侧板上的驱动板承受驱动
轮作用，其间的
摩擦力带动悬浮车进退或
刹车。
[0014] 供气装置包括鼓风机、送风道、风
门。供气装置的鼓风机设在地面上；供气装置的送风道和风门安装在槽型轨道的下方。
[0015] 悬浮车由车厢、顶轮、底轮、弹性推板和挡风板组成；悬浮车依靠供气装置提供高压空气，在由车厢
底板、挡风板、轨道装置的侧板和基板等围成的很薄的一层水平空间内形成气垫，托起悬浮车的车厢；悬浮车的顶轮位于车厢厢体左右外侧，倒行在轨道装置左右条形顶板的下表面上；底轮位于车厢底部，当悬浮车气垫放气停车下降时，依靠底轮，坐落在轨道基板上；弹性推板位于车厢底部，气垫列车行进时，弹性推板依靠
弹簧作用，向下伸出一个条状板，推开供气装置送风道上的风门，向气垫中补充高压空气；挡风板位于悬浮车底板四周的外缘，是高压气垫的气体围裙，它与轨道装置的其它气垫围护结构，共同围成气垫空间。
[0016] 动力装置由交流供电站、接触线、受电弓、控制柜、配电箱、交流电动机、
变速器和驱动轮组成；交流供电站设在地面上，连接设在轨道上的接触线，受电弓在车厢上，位于车厢底部，它与位于轨道上的三槽接触线滑动接触，获得三相交流电；控制柜、配电箱、交流电动机、变速器在车厢内部，变速器连接驱动轮；驱动轮包括悬浮车左右
侧壁对称设置的两个水平旋转的驱动轮，驱动轮与轨道侧板上的驱动板表面发生摩擦作用，产生水平推力，用以驱动气垫列车前进；交流电动机固定在悬浮车车厢底板上，电动机两个
轴头左右水平伸出，分别通过减速器与左右驱动轮相连接，左右对称驱动悬浮车。
[0017] 轨道装置由立柱、顶板、侧板、驱动板和基板组成；在气垫列车轨道沿途，按一定距离间隔设有立柱，立柱扎根于地面
基础中，它支撑整个轨道，使其悬空在一定高度上；在轨道装置左右立柱的顶部，各有一个水平设置的条形的顶板，它压住车厢的顶轮，使车厢保持在一定高度；在顶板以下，靠在立柱内侧的是侧板，左右侧板竖立在轨道两侧，侧板内侧有驱动板，驱动板与悬浮车的驱动轮
挤压接触，给出悬浮车前进所需要的摩擦力；侧板与轨道装置底部的基板，及车厢挡风板围成的空间中，形成的高压气垫托起车厢悬浮；当没有气垫时，悬浮车的底轮降落在基板上。
[0018] 供气装置由鼓风机、送风道、弧形板、风门、风门拉手、风门拉簧和风门滑道组成；设在地面的鼓风机产生高压空气，通过送风道将高压空气送进气垫列车车厢底部的气垫中；送风道是一个横截面为半月形的粗大空气管，它由弧形板、风门和轨道装置的基板围成，半月形的弧形面向下；风门与轨道基板配合，形成送风道的比较平坦的上表面，当有气垫列车从上通过时，车厢底部的弹性推板推动送风道风门上的风门拉手，牵拉风门拉簧，风门沿着风门滑道向前滑动，风门前端钻入轨道基板下，露出送风道上的风口，向气垫中补充高压空气；当气垫列车即将完全通过，风门拉簧将风门拉回原处，重新挡住送风道风口。
[0019] 本发明的优点是：
[0020] 1、本发明推出的气垫列车，它兼有速度高、安全、舒适的优点，可以全天候运行，从结构原理上讲，它不存在
脱轨或翻车的危险。
[0021] 2、本发明的气垫列车的挡风板与气垫围护结构间的空气隙小，漏气量低，因而本发明能耗低。本发明的气垫列车以电力为
能源，没有废气污染。本发明的气垫列车的鼓风机设在地面上，本发明的气垫列车噪音低。
[0022] 3、本发明的轨道装置结构简单，消耗材料少，轨道架空铺设，占地面积少，因此本发明建造成本低。
[0023] 4、本发明的气垫列车，既可用作城际铁路，也可用于城市铁路，比如地铁、轻轨和市郊铁路。本发明气垫列车，也可为工矿企业和游乐园，提供一种悬浮悬浮交通方式，为人们的生产和生活，增添一道靓丽的风景。
附图说明
[0024] 图1是本发明气垫列车
实施例的总体结构图；
[0025] 图2是本发明气垫列车实施例的悬浮车结构图；
[0026] 图3是本发明气垫列车实施例的动力装置结构图；
[0027] 图4是本发明气垫列车实施例的轨道装置结构图；
[0028] 图5是本发明气垫列车实施例的供气装置结构图。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
[0030] 图1给出了本发明气垫列车实施例的总体结构图。
[0031] 本发明给出的气垫列车实施例总体的结构包括：悬浮车100、动力装置200、轨道装置300、供气装置400。
[0032] 悬浮车100由车厢、顶轮、底轮、弹性推板和挡风板组成。悬浮车100依靠供气装置400提供高压空气，挤压进入车厢底部，在由挡风板围成的很薄的平面空间内形成气垫，悬浮车100悬浮在轨道装置300的轨道上方1～2厘米。
[0033] 动力装置200包括：交流供电站、接触线、受电弓、控制柜、配电箱、交流电动机、变速器、驱动轮。交流供电站设在地面上，它通过接触线向气垫列车提供电力。受电弓在车厢上，位于车厢底部，它与位于轨道装置上的接触线滑动接触，从而获得电力。控制柜、配电箱、交流电动机、变速器在车厢内部，变速器连接驱动轮，驱动悬浮车进退或刹车。
[0034] 轨道装置300包括：立柱、顶板、侧板、驱动板、基板。立柱用于在地面上方悬空支撑整个轨道装置，根据强度考虑，每隔一定距离设一个立柱。顶板在轨道装置的顶部，左右各有一个条形的顶板，它的功能是压住车厢的顶轮，控制车厢悬浮高度。侧板竖立在轨道装置的两侧，其上有驱动板与悬浮车的驱动轮接触，给出悬浮车前进所需要的摩擦力。侧板与轨道装置底部的基板，及车厢挡风板围成的空间中，形成的高压气垫托起车厢悬浮。
[0035] 供气装置400包括：鼓风机、送风道、弧形板、风门。气垫列车的车厢依靠气垫悬浮，需要连续不断的供给高压空气。由设在地面的鼓风机产生高压空气，通过送风道源源不断地将高压空气送进气垫列车车厢底部的气垫中。风道是一个横截面为半月形的粗大空气管，它由弧形板、风门和轨道装置的基板围成。风道里的空气，通常是由轨道装置沿途地面上多个鼓风机供给的。风门与轨道装置底部的基板配合，形成供气装置的平坦的顶部。当有气垫列车从上通过时，风门受控打开，风道中的高压空气立即涌入车厢底部，补充道气垫中，使车厢悬浮通过。
[0036] 图2给出了本发明气垫列车实施例的悬浮车结构图。
[0037] 本发明气垫列车实施例的悬浮车由车厢105、顶轮115、底轮110、弹性推板113和挡风板组成。
[0038] 悬浮车100依靠供气装置提供高压空气，挤压进入车厢底部，在由车厢105、挡风板120、轨道装置的侧板和基板等围成的很薄的一层水平空间内形成气垫，托起悬浮车的车厢
105，悬浮在轨道装置基板上方1～2厘米。
[0039] 悬浮车的顶轮115倒扣在轨道装置左右条形顶板的下表面上，它不是驱动轮，悬浮车前进时，它和轨道装置左右条形顶板的下表面间的摩擦力使它旋转。顶轮115的直接作用是限制悬浮车的升起高度，间接作用是使悬浮车厢保持端正。
[0040] 底轮110位于车厢底部，它是非驱动
车轮。当悬浮车悬浮行进时，底轮110悬空，不起任何作用；当悬浮车停车下降时，依靠底轮110，坐落在轨道基板上。特殊情况下，悬浮车也可以在驱动轮的带动下，不用气垫悬浮，而是依靠底轮110，接触并行驶在轨道装置的基板上。
[0041] 弹性推板113位于车厢底部，依靠弹簧作用，向下伸出，但未触及基板和风门。当气垫列车行进中路过风道风门时，弹性推板113抵住送风道上的风门拉手，推开送风道上的风门，从风门向气垫中补充高压空气。当送风道上的风门全开时，风门拉手不再前进，弹性推板113受力弯曲从风门拉手上划过。当气垫列车非悬浮时，提起弹性推板113，使其不与风门或基板刮碰。
[0042] 挡风板有两种，位于悬浮车左右的挡风板120和位于悬浮车前后的挡风板125，它们是高压气垫的气体围裙，它与其它刚性的结构：车厢底部、轨道侧板、轨道基板、风门等气垫围护结构，共同围成气垫空间。当悬浮车行进时，有弹簧调节的挡风板，可以适应悬浮车的各种晃动、偏离，挡风板始终紧紧靠近刚性的其它气垫围护结构，既不接触，也不远离，保证气垫气体
泄漏量最少。
[0043] 挡风板既不接触又不磨损的原理是：弹簧和少量泄漏的高压气体共同作用，将它与相邻的气体围护结构推开一个小缝隙。
[0044] 悬浮的载客的车厢，利用
铝合金或不锈
钢板做成，通常为长20米，宽为3米，高度可定为2.7米。
[0045] 图3给出了本发明气垫列车实施例的动力装置结构图。
[0046] 本发明气垫列车实施例的动力装置括：交流供电站、接触线225、受电弓220、控制柜205、配电箱、交流电动机210、变速器217、驱动轮215。
[0047] 交流供电站设在地面上，它通过设在轨道基板上的接触线225向气垫列车提供三相交流电。受电弓220在车厢上，位于车厢底部，它与位于轨道基板上的三槽接触线225滑动接触，从而获得三相交流电。控制柜205、配电箱、电动机210、变速器217在车厢内部，变速器217连接驱动轮215。
[0048] 气垫列车驾驶员通过操作控制柜205的电力
开关和交流
变频器，控制悬浮车启动、
加速、减速或刹车。
[0049] 驱动轮包括左右对称设置的两个轮子，驱动轮与轨道侧板上的驱动板表面发生摩擦作用，产生水平推力，用以驱动气垫列车前进。交流电动机210固定在悬浮车车厢底板上，电动机两个轴头水平左右伸出。当交流电动机210被通电，电动机输出动力，分别通过减速器与左右驱动轮相连接，左右对称驱动悬浮车前进。
[0050] 通过控制交流变频器，可以改变气垫列车速度。气垫列车的速度可以很大，比如每小时200公里，或300公里，不存在理论上限的限制。
[0051] 图4给出了本发明气垫列车实施例的轨道装置结构图。
[0052] 本发明气垫列车实施例的轨道装置包括：立柱310、顶板305、侧板320、驱动板315、基板325。
[0053] 为了托起气垫列车的轨道装置，每隔一定距离设一个立柱310，立柱310扎根于地面基础中，它支撑整个轨道装置，使其悬空在一定高度上。
[0054] 在轨道装置立柱310的顶部，左右各有一个水平设置的条形的顶板305，它的功能是压住车厢的顶轮，使其保持在一定高度，从而控制车厢悬浮高度，同时保证悬浮车端正。
[0055] 在顶板305以下，并靠在立柱310内侧的是侧板320。侧板320竖立在轨道装置的两侧，侧板320的内侧有驱动板315，驱动板315与悬浮车的驱动轮挤压接触，给出悬浮车前进所需要的摩擦力。
[0056] 侧板320与轨道装置底部的基板325，及车厢挡风板围成的空间中，形成的高压气垫托起车厢悬浮。基板325的另一个作用是悬浮车的路基板，当没有气垫时，悬浮车的底轮降落在基板325上。基板325既可以承载静止的悬浮车车厢，也可以承载没有气垫而用底轮前进的气垫列车的车厢。
[0057] 当气垫列车行进或停车时，左右立柱310、基板325承担气垫列车的全部重量，因此，左右立柱319、基板325用高强度钢材制成。侧板320要承受气垫高压气体压力，驱动板315要承受驱动轮的挤压和摩擦力，侧板320和驱动板315的材质可以是优质
碳钢。
[0058] 图5给出了本发明气垫列车实施例的供气装置结构图。
[0059] 本发明气垫列车实施例的供气装置的结构包括：鼓风机405、送风道410、弧形板430、风门420、风门拉手415、风门拉簧435、风门滑道440。
[0060] 气垫列车的车厢依靠气垫悬浮，需要连续不断的供给高压空气。由设在地面的鼓风机405产生高压空气，通过送风道410源源不断地将高压空气送进气垫列车车厢底部的气垫中。送风道410是一个横截面为半月形的粗大空气管，它由弧形板430、风门420和轨道装置的基板325围成。风道410里的空气，是由轨道装置沿途地面上多个鼓风机405供给的。风门420与轨道装置底部的基板325配合，形成供气送风道410的平坦的顶部。当有气垫列车从上通过时，风门420受控打开，送风道410中的高压空气立即涌入车厢底部，补充到气垫中，使车厢悬浮通过。
[0061] 风门420受控打开的过程是：当有气垫列车从上通过时，车厢底部的弹性推板推动送风道风门420上的风门拉手415，牵拉风门拉簧435，风门420沿着风门滑道440向前滑动，并钻入轨道基板325下边，露出送风道上的风口，向气垫中补充高压空气。一瞬间气垫列车即将完全通过，风门拉簧435将风门420拉回原处，重新挡住送风道风口。
[0062] 单节车厢的长度为20米，宽度为3米。当气垫列车的挡风板与气垫围护结构的间隙为3mm时，为了使车厢的底板下的气垫，在每平方米上产生1吨的悬
浮力，经计算，经送风道供给的风量不能少于40000m3/h，风压不能低于10000Pa。
